化学反应工程试题、答案.doc

《化学反应工程》试题 一、填空题 质量传递 、 热量传递 、 动量传递 和化学反应 称为三传一反. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为 输入-输出=累积 。 着眼组分A转化率xA的定义式为 xA=(nA0-nA)/nA0 。 总反应级数不可能大于 3 。 反应速率-rA=kCACB的单位为kmol/m3·h，速率常数k的因次为 m3/kmol·h 。 反应速率-rA=kCA的单位为kmol/kg·h，速率常数k的因次为 m3/kg·h 。 反应速率的单位为mol/L·s，速率常数k的因次为 (mol)1/2·L-1/2·s 。 反应速率常数k与温度T的关系为，其活化能为 83.14kJ/mol 。 某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍，则600K时的反应速率常数k时是400K时的 105 倍。 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3kJ/mol 。 非等分子反应2SO2+O2==2SO3的膨胀因子等于 -0.5 。 非等分子反应N2+3H2==2NH3的膨胀因子等于 –2/3 。 反应N2+3H2==2NH3中（）= 1/3 （）= 1/2 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为CA0，转化率为xA，当反应器体积增大到n倍时，反应物A的出口浓度为 CA0(1-xA)n ，转化率为 1-(1-xA)n 。 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为CA0，转化率为xA，当反应器体积增大到n倍时，反应物A的出口浓度为，转化率为。 反应活化能E越 大 ，反应速率对温度越敏感。 对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越 大 。 某平行反应主副产物分别为P和S，选择性SP的定义为 (nP-nP0)/ (nS-nS0) 。 某反应目的产物和着眼组分分别为P和A其收率ΦP的定义为 (nP-nP0)/ (nA0-nA) 。 均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化，存在最大的反应速率 。 根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有 速率控制步骤 、 拟平衡态 。 对于连续操作系统，定常态操作是指 温度及各组分浓度不随时间变化 。 返混的定义： 不同停留时间流体微团间的混合 。 平推流反应器的返混为 0 ；全混流反应器的返混为 ∞ 。 空时的定义为 反应器体积与进口体积流量之比 。 针对着眼组分A的全混流反应器的设计方程为。 不考虑辅助时间，对反应级数大于0的反应，分批式完全混合反应器优于全混流反应器。 反应级数0时，多个全混流反应器串联的反应效果 优于全混流反应器。 反应级数0时，多个全混流反应器串联的反应效果 差于 全混流反应器。 反应级数0时，平推流反应器的反应效果 优于 全混流反应器。 反应级数0时，平推流反应器的反应效果差于 全混流反应器。 对反应速率与浓度成正效应的反应分别采用全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的大小关系为 全混流＞多级串联全混流＞平推流 ； 通常自催化反应较合理的反应器组合方式为 全混流 + 平推流 。 相同转化率下，可逆放热反应的平衡温度 高于 最优温度。 主反应级数大于副反应级数的平行反应，优先选择 平推流 反应器。 主反应级数小于副反应级数的平行反应，优先选择 全混流 反应器。 要提高串联反应中间产物P收率，优先选择 平推流 反应器。 主反应级活化能小于副反应活化能的平行反应，宜采用 低 温操作。 主反应级活化能大于副反应活化能的平行反应，宜采用 高 温操作。 停留时间分布密度函数的归一化性质的数学表达式。 定常态连续流动系统，F(0)= 0 ；F(∞)= 1 。 定常态连续流动系统，F(t)与E(t)的关系。 平均停留时间是E(t)曲线的 分布中心 ；与E(t)的关系为。 方差表示停留时间分布的 分散程度 ；其数学表达式为。 采用无因次化停留时间后，E(θ)与E(t) 的关系为。 采用无因次化停留时间后，F(θ)与F(t) 的关系为 F(θ)=F(t) 。 无因次方差与方差的关系为。 平推流反应器的= 0 ；而全混流反应器的= 1 。 两种理想流动方式为 平推流 和 全混流 。 非理想流动的数值范围是 0~1 。 循环操作平推流反应器循环比越 大 返混越大。 循环操作平推流反应器当循环比β=